本發(fā)明涉及教學(xué)顯示，具體涉及智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)是一種集成多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的現(xiàn)代教育工具，旨在提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。該系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)連接云端教育資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全球優(yōu)質(zhì)教育資源的即時(shí)獲取和共享，打破地域和時(shí)間限制，促進(jìn)教育資源公平分配。系統(tǒng)支持視頻、音頻、圖片和動(dòng)畫等多種教學(xué)內(nèi)容形式，教師可以靈活選擇合適的教學(xué)方法，提高課堂趣味性和教學(xué)效果。同時(shí)，系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)互動(dòng)功能，學(xué)生可以在線提問、互動(dòng)討論和進(jìn)行測(cè)評(píng)，增強(qiáng)課堂互動(dòng)性和學(xué)生參與度。智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)還利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)提供個(gè)性化的教學(xué)建議，滿足不同學(xué)習(xí)需求，全面提升教育質(zhì)量。

2、現(xiàn)有的智慧教學(xué)顯示技術(shù)通過集成多種現(xiàn)代化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的高效呈現(xiàn)和互動(dòng)功能。系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)連接至云端教育資源庫(kù)，教師可以訪問并下載各類教學(xué)資源，包括視頻、音頻、圖片、動(dòng)畫等，并在課堂上通過智能顯示設(shè)備進(jìn)行展示。同時(shí)，教師可利用系統(tǒng)內(nèi)置的多媒體編輯工具，制作符合課程需求的多媒體課件，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和吸引力。系統(tǒng)還支持實(shí)時(shí)互動(dòng)功能，學(xué)生可以通過配套的終端設(shè)備進(jìn)行在線提問、互動(dòng)討論和測(cè)評(píng)，教師可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和反饋，進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。此外，系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，記錄和分析學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和數(shù)據(jù)，生成個(gè)性化的學(xué)習(xí)報(bào)告和建議，幫助教師制定有針對(duì)性的教學(xué)計(jì)劃，提升教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

4、在長(zhǎng)時(shí)間使用智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)后，顯示器會(huì)引起視覺疲勞，尤其在長(zhǎng)時(shí)間閱讀或觀看高亮度屏幕時(shí)，由于系統(tǒng)不能動(dòng)態(tài)調(diào)整亮度和顯示時(shí)間，導(dǎo)致用戶的視力下降、注意力不集中和頭痛等健康問題，而現(xiàn)有技術(shù)未能有效地監(jiān)測(cè)用戶的視覺疲勞狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，進(jìn)而會(huì)造成學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)和教學(xué)效果下降，系統(tǒng)的使用率減少，影響智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。

5、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)，包括系統(tǒng)部署與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取與分析模塊、視覺疲勞評(píng)估模塊、疲勞等級(jí)綜合分析模塊、動(dòng)態(tài)顯示調(diào)整模塊和系統(tǒng)優(yōu)化與反饋模塊；

3、系統(tǒng)部署與數(shù)據(jù)采集模塊，通過部署環(huán)境光傳感器和眼動(dòng)追蹤設(shè)備，實(shí)時(shí)獲取教學(xué)環(huán)境的環(huán)境信息和用戶眼部信息，并在獲取后傳輸至中央管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)和監(jiān)控；

4、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，對(duì)傳輸至中央管理系統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境的環(huán)境信息和用戶眼部信息進(jìn)行預(yù)處理；

5、關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取與分析模塊，提取經(jīng)過預(yù)處理的環(huán)境信息中的環(huán)境光強(qiáng)度數(shù)據(jù)和用戶眼部信息中的用戶眼動(dòng)數(shù)據(jù)，并在提取后進(jìn)行分析，分別生成環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)、視覺疲勞變化指數(shù)和眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)；

6、視覺疲勞評(píng)估模塊，將生成的環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)、視覺疲勞變化指數(shù)和眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)構(gòu)建視覺疲勞評(píng)估模型，生成視覺疲勞系數(shù)，并將生成的視覺疲勞系數(shù)與預(yù)先設(shè)定的視覺疲勞系數(shù)閾值進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估用戶在使用顯示器時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果分別生成正常信號(hào)和疲勞信號(hào)；

7、疲勞等級(jí)綜合分析模塊，獲取疲勞信號(hào)生成時(shí)視覺疲勞評(píng)估模塊后續(xù)生成的若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)，并進(jìn)行綜合分析，評(píng)估出不同的視覺疲勞等級(jí)，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行對(duì)應(yīng)的疲勞提示；

8、動(dòng)態(tài)顯示調(diào)整模塊，根據(jù)不同的疲勞提示，實(shí)時(shí)調(diào)整顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間，緩解用戶的視覺疲勞；

9、系統(tǒng)優(yōu)化與反饋模塊，獲取用戶的實(shí)時(shí)反饋，持續(xù)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化系統(tǒng)的調(diào)整策略，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法不斷改進(jìn)參數(shù)設(shè)置，確保系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間使用中有效緩解視覺疲勞。

10、優(yōu)選的，所述環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)的獲取邏輯如下：

11、提取經(jīng)過預(yù)處理的環(huán)境信息中的環(huán)境光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，包括一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的環(huán)境光實(shí)際強(qiáng)度以及對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，將一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的環(huán)境光實(shí)際強(qiáng)度按照時(shí)間序列用函數(shù)l(t)進(jìn)行表示，t為時(shí)間點(diǎn)，定義時(shí)間段為[t1，t2]；

12、計(jì)算環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)，具體的計(jì)算公式如下：

13、

14、式中，elitc為環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)。

15、優(yōu)選的，所述視覺疲勞變化指數(shù)的獲取邏輯如下：

16、提取經(jīng)過預(yù)處理的用戶眼部信息中的用戶眼動(dòng)數(shù)據(jù)，包括用戶在一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的瞳孔擴(kuò)張度值及對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，將用戶在一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的瞳孔擴(kuò)張度值按照時(shí)間序列用函數(shù)p(t)進(jìn)行表示，t為時(shí)間點(diǎn)，定義時(shí)間段為[t1，t2]；

17、計(jì)算視覺疲勞變化指數(shù)，具體的計(jì)算公式如下：

18、

19、式中，fvfi為視覺疲勞變化指數(shù)，k為常數(shù)，p(t1)為用戶在一段時(shí)間內(nèi)初始時(shí)刻的瞳孔擴(kuò)張度值。

20、優(yōu)選的，所述眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)的獲取邏輯如下：

21、提取經(jīng)過預(yù)處理的用戶眼部信息中的用戶眼動(dòng)數(shù)據(jù)，包括一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)刻的眼球運(yùn)動(dòng)速度及對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，將一段時(shí)間內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的眼球運(yùn)動(dòng)速度按照時(shí)間序列用函數(shù)v(t)進(jìn)行表示，t為時(shí)間點(diǎn)，定義時(shí)間段為[t1，t2]；

22、計(jì)算眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)，具體的計(jì)算公式如下：

23、

24、式中，aeic為眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)。

25、優(yōu)選的，將生成的環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)elitc、視覺疲勞變化指數(shù)fvfi和眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)aeic構(gòu)建視覺疲勞評(píng)估模型，通過加權(quán)求和生成視覺疲勞系數(shù)vfc，依據(jù)公式：

26、

27、式中，r1、r2和r3分別為環(huán)境光強(qiáng)度總量系數(shù)elitc、視覺疲勞變化指數(shù)fvfi和眼球活動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)aeic的預(yù)設(shè)比例系數(shù)，且r1、r2和r3均大于0。

28、優(yōu)選的，將生成的視覺疲勞系數(shù)vfc與預(yù)先設(shè)定的視覺疲勞系數(shù)閾值vfcyz進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估用戶在使用顯示器時(shí)是否會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果分別生成正常信號(hào)和疲勞信號(hào)，具體比對(duì)分析如下：

29、若vfc≤vfcyz，評(píng)估用戶在使用顯示器時(shí)不會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，生成正常信號(hào)；

30、若vfc>vfcyz，評(píng)估用戶在使用顯示器時(shí)會(huì)出現(xiàn)視覺疲勞，生成疲勞信號(hào)。

31、優(yōu)選的，疲勞等級(jí)綜合分析模塊接收疲勞信號(hào)后，獲取疲勞信號(hào)生成時(shí)視覺疲勞評(píng)估模塊后續(xù)生成的若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)，并將疲勞信號(hào)生成時(shí)視覺疲勞評(píng)估模塊后續(xù)生成的若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)重新標(biāo)定為vfcm，m表示疲勞信號(hào)生成時(shí)視覺疲勞評(píng)估模塊后續(xù)生成的若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)的編號(hào)，m＝1、2、3、…、h，h為正整數(shù)；

32、將若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)的平均值標(biāo)定為vfc-，具體的計(jì)算公式為：

33、

34、將若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)定為vfcσ，具體的計(jì)算公式為：

35、

36、優(yōu)選的，獲取疲勞信號(hào)生成時(shí)視覺疲勞評(píng)估模塊后續(xù)生成若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)的預(yù)設(shè)平均值和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差將計(jì)算出的若干個(gè)視覺疲勞系數(shù)的平均值vfc-和標(biāo)準(zhǔn)差vfcσ分別與預(yù)設(shè)平均值和預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比對(duì)，評(píng)估出不同的視覺疲勞等級(jí)，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行對(duì)應(yīng)的疲勞提示，具體分析如下：

37、若且用戶的視覺疲勞水平低且穩(wěn)定，視覺疲勞等級(jí)為低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則進(jìn)行低度疲勞提示；

38、若且用戶的視覺疲勞水平低且波動(dòng)大，視覺疲勞等級(jí)為中低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則進(jìn)行中低度疲勞提示；

39、若且用戶的視覺疲勞水平高且穩(wěn)定，視覺疲勞等級(jí)為中高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則進(jìn)行中高度疲勞提示；

40、若且用戶的視覺疲勞水平高且波動(dòng)大，視覺疲勞等級(jí)為高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，則進(jìn)行高度疲勞提示。

41、優(yōu)選的，根據(jù)不同的疲勞提示，實(shí)時(shí)調(diào)整顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間，緩解用戶的視覺疲勞，具體包括以下方式：

42、在進(jìn)行低度疲勞提示時(shí)，保持當(dāng)前的顯示設(shè)置，不改變顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間；

43、在進(jìn)行中低度疲勞提示時(shí)，小幅減少顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間；

44、在進(jìn)行中高度疲勞提示時(shí)，中等幅度減少顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間；

45、在進(jìn)行高度疲勞提示時(shí)，大幅減少顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間。

46、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

47、1、本發(fā)明通過系統(tǒng)部署與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、關(guān)鍵數(shù)據(jù)提取與分析模塊和視覺疲勞評(píng)估模塊，能夠精準(zhǔn)地監(jiān)測(cè)教學(xué)環(huán)境的光強(qiáng)度和用戶的眼部活動(dòng)狀態(tài)。通過實(shí)時(shí)獲取和分析這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以動(dòng)態(tài)地評(píng)估用戶的視覺疲勞情況。相較于傳統(tǒng)的靜態(tài)顯示設(shè)置，該系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶的實(shí)際使用情況和環(huán)境光線變化，自動(dòng)調(diào)整顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間，從而有效緩解視覺疲勞，提高了用戶的使用舒適度和健康保障。

48、2、本發(fā)明通過獲取用戶的實(shí)時(shí)反饋，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法持續(xù)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化系統(tǒng)的調(diào)整策略，能夠根據(jù)用戶的個(gè)體差異和使用習(xí)慣不斷改進(jìn)參數(shù)設(shè)置。這種智能化的反饋機(jī)制確保了系統(tǒng)在長(zhǎng)期使用中始終能提供最適合用戶的顯示設(shè)置，有效預(yù)防了因長(zhǎng)時(shí)間使用顯示器而導(dǎo)致的視力下降、注意力不集中和頭痛等健康問題。通過不斷優(yōu)化的顯示策略，系統(tǒng)不僅提升了用戶的視覺體驗(yàn)，還提高了教學(xué)和學(xué)習(xí)效果，增強(qiáng)了智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

49、3、本發(fā)明通過疲勞等級(jí)綜合分析模塊和動(dòng)態(tài)顯示調(diào)整模塊能夠根據(jù)評(píng)估結(jié)果提供不同等級(jí)的疲勞提示，并進(jìn)行相應(yīng)的個(gè)性化顯示調(diào)整。具體來說，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的疲勞程度實(shí)時(shí)調(diào)整顯示器的亮度、對(duì)比度和顯示時(shí)間，以適應(yīng)不同的疲勞等級(jí)需求。這種分級(jí)提示和個(gè)性化調(diào)整不僅提高了用戶的視覺舒適度，減少了眼部疲勞，還能有效防止因長(zhǎng)時(shí)間使用顯示器而導(dǎo)致的視力問題，確保了教學(xué)活動(dòng)的連續(xù)性和效率。通過這種智能化、個(gè)性化的顯示調(diào)整，系統(tǒng)進(jìn)一步提升了智慧教學(xué)顯示系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)和應(yīng)用效果。